地鐵暗挖隧道施工中深孔注漿技術的應用

徐淼

【摘 要】水治理問題一直是城市地鐵暗挖隧道施工過程中需要解決的難題之一，它不僅會對掌子面的開挖作業(yè)安全帶來威脅，也會影響到地面建（構）筑物的安全。在面對富水沙層和軟弱破碎層怎樣才能更好的進行掌子面加固及止水是整個過程的關鍵。上海的地鐵3號線東沿線2222標安-僑區(qū)間的隧道工程中成功的采用了TGRM深孔注漿技術完成了富水砂層段的工程以及近距離幾次穿越重要管線及建（構）筑物的施工，充分體現(xiàn)了在不良地質(zhì)地段采用深孔超前頂注漿加固掌子面積固結止水的技術可行性。本文通過對此項工程實例的深度解析，揭示了深孔注漿技術的機理和工藝特色，以及在城市暗挖地鐵隧道工程中的應用效果。

【關鍵詞】深孔注漿技術；地鐵暗挖隧道；工藝特點；應用效果

【中圖分類號】U455.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0257-01

水的治理一直貫穿在整個城市地鐵暗挖隧道施工過程，它不僅會對施工過程中的工作人員和設備的安全造成威脅，還會對后續(xù)隧道運營的質(zhì)量造成一定的影響，同時也會威脅到周邊的建（構）筑物的安全。在以往發(fā)生過的地鐵事故中一大部分都是與水的治理不當有關，例如在開挖的過程中涌水或是基礎泡軟拱頂沉降侵限、周邊建筑物沉降開裂、管線拉裂等等，都和水有著密切的關系?？梢院敛豢鋸埖恼f水治理的成功與否直接影響到整個隧道的安全和質(zhì)量。本文針對安-僑暗挖區(qū)間隧道施工的整體施工過程，詳細列舉的深孔注漿技術在進行超前預加固的多種方法，如TSS管帷幕注漿、超前小導管注漿、大管棚，安-僑區(qū)間的施工原始設計方案是采用TSS管帷幕注漿超前加固技術，每六米施作一個循環(huán)，開挖三點五米，預留止?jié){墻為二點五米。但是在真正的施工過程中發(fā)現(xiàn)，TSS管帷幕注漿技術由于注漿孔僅上半斷面就達到七十多孔，大大減緩了施工進度；并且由于注漿的深度淺、注漿的孔數(shù)繁多，導致壓力很難以控制，降低了施工精度。正是由于存在著這么多的問題，使前期的砂層中超前加固并沒有達到理想狀態(tài)，從而造成了一些事故的發(fā)生。最后經(jīng)過專家的證明，對于安-橋區(qū)的富水砂礫層及填石層，采用了TGRM深孔注漿技術進行了超前預加固，在后續(xù)的施工效果中證明了TGRM深孔注漿技術在城市暗挖隧道中的重要價值。

一、工程簡介

（一）上海軌道交通的二期工程中，安托山站到僑香站區(qū)域間為暗挖區(qū)間，雙線的全長為一千三百三十八米。整個區(qū)域間充斥著極為復雜的地質(zhì)條件：首段位于原河床底部，為標準上軟下硬的地層結構，拱頂多穿越富水砂礫層和中砂層，而下部為堅硬層；尾段掌子面大部分為富水砂層，局部全斷面都為沙層，并且區(qū)間多次近距離穿越重要建（構）筑物和管線路。

中砂層、礫砂層以石英質(zhì)為主要組成結構，內(nèi)含大量沾粒，偶見卵石，飽和，稍密至中密，級配均勻，分選難度高，此層的平均厚度為一點五到八點五米。在動水的作用下極易軟化成流塑狀，容易發(fā)生坍塌并且沒有自穩(wěn)能力。

（二）水文地質(zhì)

區(qū)間范圍的地下水由第四系孔隙水和基巖裂隙水。第四系孔縫隙潛水主要賦存于沖洪積砂層和沿線砂（礫）質(zhì)粘土層中。地下水的水位為二十一到三十點五米，主要為孔隙潛水，局部地段微承壓，主要由大氣降水補充，水含量較為豐富，水質(zhì)量極易被污染。巖層裂隙水較多，但主要存在在花崗巖的中到強風化帶、構造節(jié)理裂隙密集帶中。富水性因基巖裂隙的富含量、貫通程度、與地表水源的連通性而發(fā)生邊哈，主要補給為大氣降水和孔隙潛水，局部具有承壓性。

（三）工程難重點

（1）在距離左線拱頂僅四米處有一三千毫米*兩千五百毫米的雨水箱涵，此箱涵與隧道走向平行。由于箱涵的存在年限太長，底部的沙墊層長期經(jīng)過雨水的沖刷形成許多水囊、空洞；再就是此箱涵為北環(huán)大道的主要雨水箱涵，常年注水量較多，可作為隧道水源的一二天然補給地，極大的威脅到了隧道的施工安全。

（2）由于隧道周邊廣泛分布著一些居民區(qū)，而且大多數(shù)為高層建筑，地面降水條件缺乏，所以在施工過程中對于水的處理還是主要運用洞內(nèi)引排和超前注漿止水的方法。

（3）隧道整體斜闖過僑香路和六千毫米*三千五百毫米的雨水箱涵、高壓燃氣管道。值得特別注意的是高壓燃氣管道處，最大的允許沉降不能超過一厘米。

二、TGRM深孔注漿機理和工藝特點

TGRM是在注漿工藝中采用的特殊材料的英文名稱縮寫，此種注漿材料是專門為地下工程主將施工的發(fā)明的。

TGRM深孔注漿工藝根據(jù)其漿液的獨特性質(zhì)，非常適合城市隧道下穿道路、管線及既有構建物的超前加固施工?；谒淼篱_挖時對道路和管線（供水管和燃氣管）下沉控制的嚴格要求，注漿材料采用TGRM水泥基特種灌漿料，因為其具有能有效控制地表下沉的以下幾個特點：

①耐久性：TGRM注漿材料主要成分是無機的硫鋁酸巖水泥，并且加入多種特種的外加劑，為永久性注漿加固漿液，完全可以滿足工程十年的使用壽命要求。能對地表在隧道開挖過后的繼續(xù)下沉問題進行有效的控制。

②早強性：TGRM漿液在水灰比為一比一的使用條件下，漿液兩小時的強度可達到二兆帕斯卡，在二十四小時后其強度可達到十兆帕斯卡以上，在使隧道北注漿加固后，幾乎不用消耗時間等待漿液強度達到要求就可以開始進行開挖施工，對施工效率的提高有很大影響。

③微膨脹性：與普通水泥漿液凝結固話體積收縮相比，TGRM漿液在注于底層固話的過程中漿塊具有百分之一刀百分之二的膨脹率，對在隧道開挖過程中對土體的擾動而引起的地表下城做到有效的填補。

④抗分散性：漿材在生產(chǎn)的過程中加入了適量的絮凝劑，這樣使得漿液具備了一定的抗分散性特質(zhì)，抗分散性的特點是能有效的防治地下水流對漿液的沖散，對注漿范圍進行有效的控制，并能節(jié)省注漿材料，對地下水位較高和水流較強的底層具有良好的適用性。

⑤耐久性與早強性：TGRM漿液與其他漿液相比具有橫好的耐久性和早強性，有效的彌補了雙重管道適用的雙液漿（WSS和CS漿）性能耐久性差和漿塊強度過低的缺點，進而有效的解決了適用雙液漿加固的隧道開挖通過后地表持續(xù)下沉的問題（隨著雙液漿強度的丟失，漿液從隧道的周圍土層滲出，使地表持續(xù)下沉，時間長達三道四個月，累計下沉量巨大）。

⑥微膨脹性和抗分散性：此種特性有效的解決了普通水泥漿在固化時漿塊收縮進而引起地表下沉和地下水為偏高時漿液擴散無法有效進行控制的問題，同時也對針對漿固化時間較長、注漿后續(xù)等待時間開完，以及浪費功效等一些列問題提出了有效的解決方法。

三、深孔注漿施工流程

注漿工作的有效實施分為以下四個方面：首先應做好注漿前的技術準備，其次擬定一個好的注漿設計方案，再次將漿技術的三個核心（材料、設備、工藝）進行合理的搭配運用，最后準確評定注漿效果。

總之，通過此次TGRM前進時深孔注漿工藝在地鐵隧道施工過程中的實際應用，能有效的解決城市淺埋暗挖隧道的安全施工問題。安-僑區(qū)間通過采用TGRM深孔注漿技術，不僅大大提高了施工進度，而且也從根本上杜絕了涌水塌方事故的發(fā)生，還順利的通過了次高壓燃氣管道，將周邊建（構）筑物的沉降范圍也控制在設計允許的范圍之內(nèi)。TGRM因其漿液自身具備的特質(zhì)，可以對地鐵隧道開挖通過后地表持續(xù)下沉、注漿液體固化收縮引起的沉降、地下水位偏高時漿液無法擴散等問題進行了有效的解決；同時注漿后無需等壓強時間即可開始施工作業(yè)，提高了施工效率。在與明挖法語凍結法相比較之下，在飽和動態(tài)含水砂層中采取洞內(nèi)TGRM漿液注漿技術進行施工，既減少對周圍環(huán)和地下水資源的污染，還能有效的降低施工成本。

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